第 2章
食品微胶囊技术
微胶囊技术概述 微胶囊心材、壁材及辅材ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ微胶囊的制备方法 微胶囊技术在食品工业中的应用及展望
微胶囊技术的发展
• 该技术出现于 20 世纪 30 年代，最先主要应 用于医药工业。
• 最先申请专利的是 1936 年美国大西洋海 岸渔业公司提出的用石 蜡制作鱼肝油明胶囊。
微胶囊技术大规模应用于食品工业始于20世纪
特点 无毒、稳定、成膜性好
毒性小，粘度大，成盐后溶解 度增加，但易水解，不耐高温， 需临时配制 成膜性好、化学稳定性好
无机材料
壁材要求
1. 具有乳化性、成膜性、分散性、稳定性等 2. 具有一定的强度和力学性能，能将心材密封在起结 构内，与外界环境隔绝； 3. 能在适当条件下溶解并释放心材； 4. 不会与心材发生反应； 5. 具有良好的操作性； 6. 经济性。
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壁材浓度大,包埋的效果就好,形成的外胶囊就厚.为此要求使用的 壁材是高浓度低粘度的。 阿拉伯胶就是典型的“高浓低粘”产品,性质稳定、无毒、成膜 性好,是最常用的天然包囊材料之一。 且由于其主要由钙盐、镁盐和钾盐以及糖苷酸组成,与其他天然
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胶相比,在水中的溶解度最大,在25OC时,它的浓度可达37%。
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一般常与明胶、海藻酸盐、壳聚糖等其他包囊材料混合使用,以 起促进提高之效。
80年代中期,它在开发新产品,更新传统工艺和提高 产品质量等方面正发挥着越来越重要的作用。
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例如微胶囊化的香精香料在美国市场上已占食品香 料销量的50%以上; 美国、日本的胶囊化酸味剂已广泛使用于布丁粉、 馅饼、点心粉及固体饮料等多种方便食品中。
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• 我国在 20 世纪 80 代中期引进了这一概念，到目前 已得到了很大的发展。
④ 防腐剂：山梨酸和苯甲酸钠等；
⑤ 酶制剂：蛋白酶、淀粉酶和果胶酶等； ⑥ 香精香油：桔子香精、柠檬香精、薄荷油和冬青油等；
⑦ 微生物细胞：乳酸菌、黑曲霉和酵母等；
⑧ 酸味剂：柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、醋酸和磷酸 等；
⑨ 酒类：白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等；
⑩ 其他：焦糖色素和酱油等。
壁 材
• 1. 2. 3. 4. 可选用多种无机或 有机材料， 尤其是高分子材料最为常用。 比如： 蛋白质类、 植物胶类、 纤维素类、 缩聚物类、 5. 6. 7. 8. 9. 共聚物类、 均聚物类、 疗效聚合物类、 蜡类、 金属等无机材料等。
微胶囊技术的作用
具有独特的功能特点，大体有：
(1)改变物料的状态、质量、体积和性能；
(2)控制心材释放 (3)保护敏感成分，增强稳定性 (4)隔离组分，降低对健康的危害，减少毒副作用 (5)降低或掩盖不良味道，降低挥发性；
改变物料的状态、质量、体积和性能：
• 将液态物质改制成固态剂型 • 改变物质密度 （空心胶囊） • 改善流动性 • 可压性 • 分散性
类别 天然高分子 材料 半合成高分 子材料 全合成高分 子材料
壁材 明胶、阿拉伯胶、虫胶、紫胶、 淀粉、糊精、蜡、松脂、海藻酸 钠、玉米朊 羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙 基纤维素 聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、 聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯 醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨 酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯 吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷 铜、镍、银、铝、硅酸盐、玻璃、 陶瓷
微胶囊心材、壁材及辅材
• 微胶囊内部装载的物料称为心材（或囊心物质）， 外部包囊的壁膜称为壁材（或称为包囊材料）。 微胶囊造粒（微胶囊化）的基本原理是，针对不 同的心材和用途，选用一种或几种复合壁材进行 包覆。一般而言，油溶性心材应采用水溶性壁材， 而水溶性心材必须采用油溶性壁材。
心 材
心材可以是单一的固体、液体或气体物质，也可以
基本概念与原理
• 利用天然或合成高分子等成膜材料包埋固体、液体或气体，形成
具有半透性或密封的微小粒子的技术，来保护囊心物质免受不利
环境因素如光线、氧气等影响，以此来提高产品的稳定性和货架 期，扩展囊心的应用范围，并控制释放的一种技术。 • 此外，有些物料经微胶囊化后可掩盖自身的异味，或由原先不易 加工的气体、液体转化成为较稳定的固体形式，从而大大地防止 或延缓了产品劣变的发生。
控制释放
• 通过选择不同囊材组合和配比，使囊 心物在适当条件下缓慢或立即释放 • 该性质已在医药、农业和化肥行业、 食品工业里得到广泛应用。
改善稳定性,保护敏感成分免受环境影响
• 有些物质很容易受氧气、温度、水分、 紫外线等各种因素影响，通过微胶囊 化，使囊心物与外界环境相隔离。
降低对健康危害，减少毒副作用 • 如硫酸亚铁,阿司匹林等药物包裹后，可通 过控制释放速度来减轻对肠胃副作用。 • 对于制药工业来说，可采用微胶囊技术制 造靶制剂，达到定向释放效果。
是固液、液液、固固或气液等物质的混合体。在食
品工业中，“气体”心材通常是指香精、香料之类
的易挥发性的配料或添加剂。由于心材的选择具有
一定的灵活性，因此根据具体要求可以设计出某些 特殊用途的微胶囊产品。
针对食品工业，已经使用的心材有：
① 生物活性物质：膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶 （SOD）、免疫球蛋白等； ② 氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸等； ③ 维生素：维生素A、B1、B2、C和E等；
屏蔽味道和气味
• 微胶囊化可用于掩饰某些化合物令人 不愉快的味道
• 如 β-环状糊精经常用于一些饮料中有 异味特殊因子的包裹。
减少复方制剂配伍禁忌
• 对于原料中相拮抗的物质，采用微胶 囊化隔离各成分，阻止活性成分之间 化学反应，故能保持其有效成分稳定 性。
四.微胶囊化技术的特点
• 微胶囊化技术是将被包埋物作为芯材， 外面聚合物为壁壳的微容器或包装体。 • 微胶囊的大小为 : 5～200μｍ • 囊壁的厚度一般在: 0.2~9μｍ
基本概念与原理
• 微胶囊颗粒的大小一般都在 5~ 200µm 范围内，在某些应用中，
这个范围可以扩大到 0.25 ~ 1000 µm 。当胶囊粒子小于 5µm时， 因布朗运动加剧而很难收集。而当粒度超过 300µm时，其表面
静电摩擦系数会突然减少，从而失去微胶囊的作用。微胶囊的壁
厚度通常在0.2~ 10µm 范围内。